Технико-экономическое сравнение основных систем отопления. Область применения

Классификация систем отопления теплоносители

ТЕМА 5 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТОПЛЕНИИ

К системам отопления предъявляют следующие требования:

санитарно-гигиенические - обеспечение требуемых СНиПами температур во всех точках помещения и поддержание температур внутренних поверхностей наружных ограждений и отопительных приборов на должном уровне;

экономические – обеспечение минимума приведенных затрат по сооружению и эксплуатации, определяемого технико-экономическим сравнением вариантов различных систем, небольшого расхода металла;

строительные - обеспечение соответствия архитектурно - планировочным и конструктивным решениям здания, увязка размещения отопительных элементов со строительными конструкциями;

монтажные - обеспечение монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов заводского изготовления при минимальном количестве типоразмеров,

эксплуатационные - простота и удобство обслуживания, управления и ремонта, надежность, безопасность и бесшумность действия;

эстетические - хорошая сочетаемость с внутренней архитектурной отделкой помещения, минимальная площадь, занимаемая системой отопления.

Среди перечисленных требований главное - надежное обеспечение требуемых санитарно-гигиенических условий в течение всего срока эксплуатации зданий.

Система отопления - комплекс элементов, предназначенных для получения переноса и передачи необходимого количества теплоты в обогреваемые помещения. Каждая система отопления включает в себя три основных элемента: теплогенератор, служащий для получения теплоты и передачи ее теплоносителю; системы теплопроводов для транспортировки по ним теплоносителя от теплогенератора к отопительным приборам; отопительных приборов, передающих теплоту от теплоносителя воздуху и ограждениям помещения.

В качестве теплогенератора для системы отопления может служить отопительный котельный агрегат, в котором сжигается топливо, а выделяющаяся теплота передается теплоносителю, или любой другой теплообменный аппарат, использующий иной, чем в системе отопления, теплоноситель.

Классификацию систем отопления проводят по ряду признаков:

1. По взаимному расположению основных элементов системы отопления подразделяется на центральные и местные.

Центральные системы отопления предназначены для отопления нескольких помещений из одного теплового пункта, где находится теплогенератор (котельная, ТЭЦ). В таких системах теплота вырабатывается за пределами отапливаемых помещений, а затем с помощью теплоносителя по теплопроводам транспортируется в отдельные помещения здания. Теплота при этом через отопительные приборы передается воздуху отапливаемых помещений, а теплоноситель возвращается в тепловой пункт. Центральными могут быть системы водяного, парового и воздушного отопления. Примером центральной системы отопления может служить система водяного отопления здания с собственной (местной) котельной.

Местными системами отопления называют такой вод отопления, при котором все три основных элемента конструктивно объединены в одном устройстве, установленном в обогреваемом помещении. Примером местной системы отопления является отопительная печь, имеющая теплогенератор (топливник), теплопроводы (газоходы внутри печи) и отопительные приборы (стенка печи). Кроме того, к местному отоплению относят отопление газовыми и электрическими приборами, а также воздушно-отопительными агрегатами.

2. По виду теплоносителя, передающего теплоту отопительным приборами в помещения, центральные системы отопления подразделяются на водяные, паровые, воздушные и комбинированные.

3. По способу циркуляции теплоносителя центральные и местные системы водяного и воздушного отопления подразделяются на системы с естественной циркуляцией за счет разности плотностей холодного и горячего теплоносителя и системы с искусственной циркуляцией за счет работы насоса. Центральные паровые системы имеют искусственную циркуляцию за счет давления пара.

4. По параметрам теплоносителя центральные водяные и паровые системы подразделяются на водяные низкотемпературные с водой, нагретой до 100°С и высокотемпературные с температурой воды более 100°С; на паровые системы низкого (p=0,1-0,17 МПа), высокого (р=0.17-0.3 МПа) давления и вакуум-паровые с давлением р<0.1 МПа.

Теплоносителем для системы отопления может быть любая среда, обладающая хорошей способностью аккумулировать тепловую энергию и изменять теплотехнические свойства, не ухудшающие санитарные условия в помещениях. Кроме того, теплоноситель должен способствовать выполнению требований, предъявляемых к системе отопления.

Наиболее широко в системах отопления используют воду, водяной пар и воздух, поскольку эти теплоносители в наибольшей степени отвечают перечисленным требованиям. Основные свойства каждого из теплоносителей, которые оказывают влияние на конструкцию и действие системы отопления:

свойства воды - высокая теплоемкость и большая плотность, несжимаемость; расширение при нагревании с уменьшением плотности, повышение температуры кипения при увеличении давления, выделение абсорбированных газов при повышении температуры и понижении давления;

свойства пара - малая плотность, высокая подвижность, высока энтальпия за счет скрытой теплоты фазового превращения, повышение температуры и плотности с возрастанием давления;

свойства воздуха - низкая теплоемкость и плотность, высокая подвижность, уменьшение плотности при нагревании.

Один из важнейших технико-экономических показателей систем отопления - масса металла, расходуемого на изготовление основных элементов при том или ином теплоносителе. Масса металла зависит от вида используемого теплоносителя. На отопительные приборы и теплообменники водяных систем отопления расходуется больше металла, чем на калориферы. Однако за счет низкой удельной теплоемкости и плотности воздуха по сравнению с водой расход металла на воздуховоды в несколько раз превышает расход металла на трубы в водяных системах отопления.

Использование паровых систем отопления позволяет уменьшить расход металла на отопительные приборы по сравнению с водяными системами, что объясняется большой величиной скрытой теплоты фазового превращения (2120кДж/кг), и более высоким коэффициентом теплоотдачи от пара к внутренней поверхности отопительного прибора, чем от воды к стенке, а также большей разностью температур в отопительном приборе паровой системы (150-20)°С, чем водяной [(150+70)×0.5-20]°С.

По санитарно-гигиеническим требованиям в помещениях необходимо поддерживать определенную температуру, величина которой зависит от назначения помещения. Выполнение этого требования лучше всего обеспечивается воздушными системами отопления, т.к. воздух является малотеплоемким теплоносителем.

В водяных системах средняя температура поверхности отопительных приборов не превышает 80°С, когда начинается интенсивное разложение и сухая возгонка органической пыли. В паровых системах температура поверхности отопительных приборов в большинстве случаев превышает гигиенический предел вследствие высокой температуры пара, Центральные системы отопления очень гигиеничны, поскольку в них возможна очистка нагреваемого воздуха от пыли.

Системы водяного отопления получили наиболее широкое применение в гражданских и промышленных зданиях. Радиус действия водяных систем по вертикали ограничен величиной допустимого гидростатического давления (0.6 МПа - для большинства систем с радиаторами в качестве отопительных приборов и 1 МПа - для систем с конвекторами).

Водяные системы отопления не следует применять для тех помещений, в которых недопустимы колебания температуры, что характерно для водяных систем вследствие их тепловой инерционности.

Паровые системы отопления допускаются в промышленных и ряде общественных зданий (при наличии пара для общественных нужд) при кратковременном (непостоянном) пребывании людей.

Область применения паровых систем отопления ограничивается, прежде всего, несоответствием их санитарно-гигиеническим требованиям (высокая температура на поверхности отопительных приборов и труб), а также пониженными акустическими показателями (шум, удары в системе). Следует принимать во внимание и недолговечность паровых систем отопления (срок службы паропроводов 10 лет, конденсатопроводов - 4 года).

Благодаря возможности сочетания отопления и вентиляции воздушное отопление получило широкое распространение в производственных зданиях с выделением вредностей и влаги. Целесообразно использовать воздушное отопление также в качестве дежурного и периодического отопления производственных и общественных зданий или в виде местных систем с высокотемпературным первичным теплоносителем для отопления помещений большого объема производственного назначения. К причинам ограничения области применения воздушного отопления относятся невысокая надежность из-за возможного нарушения распределения воздуха по помещениям (недолговечность стальных и недостаточная герметичность кирпичных воздуховодов), а также небольшой радиус действия из-за большого понижения температуры воздуха по длине вследствие малой его плотности.

Дата добавления: 2014-01-05